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复合材料桁架结构的力学性能分析


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设计(论文)中文题目:
复合材料桁架结构的力学性能分析
设计(论文)的主要内容与要求: 桁架结构在空间站、大小卫星中都是很有效的一种结构,由于结构简单, 载荷分配合理,易于安装和拆卸的特点,它的应用前景很广泛。但以往大多采 用金属结构,重量大,降低了所能承受的有效载荷。金属基复合材料是由高性 能纤维和金属合金基体所组成的先进复合材料,性能比单纯的金属要好的多。 同时碳纤维复合材料具有高的比强度和比刚度、很好的可设计性能等。因此用 复合材料结构代替以往桁架结构中的金属,可以有效地减轻航天器的结构质量, 增加有效载荷,是当今航天新材料的研究重点和发展方向。但是在我国这方面 的研究还不够成熟,因此开展复合材料桁架结构力学性能的研究是很必要的。 本文所研究的对象是复合材料桁架结构,接头为镁基复合材料,杆件采用 复合材料 T300/AG800 缠绕管。首先对复合材料桁架结构进行静力学分析和优 化,根据桁架结构的形式正确建立起复合材料桁架结构的有限元模型,从单层 厚度、缠绕角度、复合材料杆件的半径和铺层层数来优化结构,根据应力、位 移的分布情况,确定结构的各项设计参数,实现结构性能的优化以及结构重量 减轻的目的。其次,根据桁架结构的受力形式,对复合材料桁架结构在剪切和 扭转载荷作用下进行了力学模拟。接下来为避免发生屈曲破坏,研究复合材料 桁架结构的稳定性,给出屈曲系数和屈曲的极限位置。最后由于复合材料桁架 结构工作环境的特殊性,要进行模态分析,给出固有频率和模态的振型。这些 结论对于复合材料桁架结构以后的设计提供了重要的参考价值。
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